2019-2020年高考物理專題匯編 專題4 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第2講 磁場(chǎng)（A）（含解析）.doc

2019-2020年高考物理專題匯編 專題4 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第2講 磁場(chǎng)（A）（含解析）一選擇題1.(xx日照聯(lián)合檢測(cè)14）下列表述符合物理學(xué)史實(shí)的是（ ）A開普勒認(rèn)為只有在一定的條件下，彈簧的彈力才與彈簧的形變量成正比B牛頓認(rèn)為在足夠高的山上以足夠大的水平速度拋出物體，物體就不會(huì)再落到地球上C.奧斯特發(fā)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并堅(jiān)信電和磁之間存在一定的聯(lián)系D安培首先引入電場(chǎng)線和磁感線，極大地促進(jìn)了他對(duì)電磁現(xiàn)象的研究NPQxO甲乙sinqxOx012.(xx連徐宿三調(diào)5)如圖甲所示，一個(gè)條形磁鐵P固定在水平桌面上，以P的右端點(diǎn)為原點(diǎn)，中軸線為x軸建立一維坐標(biāo)系。一個(gè)靈敏的小磁針Q放置在x軸上不同位置，設(shè)Q與x軸之間的夾角為。實(shí)驗(yàn)測(cè)得與x之間的關(guān)系如圖乙所示。已知該處地磁場(chǎng)方向水平，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。下列說法正確的是（ ）AP的右端為S極BP的中軸線與地磁場(chǎng)方向平行CP在x0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0Dx0處合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B03.(xx陜西三模1)一根通電直導(dǎo)線水平放置在地球赤道上方，其中通有自西向東的恒定電流，則該導(dǎo)線受到地球磁場(chǎng)的安培力方向?yàn)椋ǎ〢 水平向北 B 水平向南 C 豎直向上 D 豎直向下4.(xx江山市模擬3)如圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布，如圖乙所示，邊長(zhǎng)為l的正方形線圈中通以電流I，線圈中的某一條a導(dǎo)線電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向內(nèi)，a、b兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B則（）A 該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B 該線圈的磁通量為Bl2C a導(dǎo)線受到的安培力方向向下D b導(dǎo)線受到的安培力大小為BIL5.(xx蘇錫常鎮(zhèn)四市二調(diào)7)如圖所示，將圓柱形強(qiáng)磁鐵吸在干電池負(fù)極，金屬導(dǎo)線折成上端有一支點(diǎn)、下端開口的導(dǎo)線框，使導(dǎo)線框的頂端支點(diǎn)和底端分別與電源正極和磁鐵都接觸良好但不固定，這樣整個(gè)線框就可以繞電池軸心旋轉(zhuǎn)起來下列判斷中正確的是A線框能旋轉(zhuǎn)起來，是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)B俯視觀察，線框沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)C電池輸出的電功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率D旋轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，線框中電流比剛開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的大6.(xx陜西三模8)導(dǎo)體導(dǎo)電是導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的結(jié)果，這些可以定向移動(dòng)的電荷又叫載流子，例如金屬導(dǎo)體中的載流子就是電子現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料分為兩大類：一類是N型半導(dǎo)體，其載流子是電子，另一類是P型半導(dǎo)體，其載流子稱為“空穴”，相當(dāng)于帶正電的粒子如果把某種導(dǎo)電材料制成長(zhǎng)方體放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖所示，且與長(zhǎng)方體的前后側(cè)面垂直，當(dāng)長(zhǎng)方體中通有向右的電流I時(shí)，測(cè)得長(zhǎng)方體的上下表面的電勢(shì)分別為上和下，則（）A 長(zhǎng)方體如果是N型半導(dǎo)體，必有上下B 長(zhǎng)方體如果是P型半導(dǎo)體，必有上下C 長(zhǎng)方體如果是P型半導(dǎo)體，必有上下D 長(zhǎng)方體如果是金屬導(dǎo)體，必有上下7.(xx北京朝陽二練17)如圖所示，在MNQP中有一垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子a、b、c以不同的速率從O點(diǎn)沿垂直于PQ的方向射入磁場(chǎng)，圖中實(shí)線是它們的軌跡。已知O是PQ的中點(diǎn)，不計(jì)粒子重力。下列說法中正確的是A粒子a帶負(fù)電，粒子b、c帶正電B射入磁場(chǎng)時(shí)粒子a的速率最小C射出磁場(chǎng)時(shí)粒子b的動(dòng)能最小D粒子c在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)8.(xx吉林三模19). 圖示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E，平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列表述正確的是（ ）A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于D粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小9.(xx大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)三模21)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示.設(shè)D形盒半徑為R若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f.則下列說法正確的是( )A質(zhì)子的回旋頻率等于2fB質(zhì)子被電場(chǎng)加速的次數(shù)與加速電壓有關(guān)C質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2fRD不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速粒子二非選擇題10.(xx連徐宿三調(diào)14)(16分)如圖，在邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形ACD區(qū)域內(nèi)，存在垂直于所在平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。大量的質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子以相同速度（速度大小未確定）沿垂直于CD的方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后三條邊均有粒子射出，其中垂直于AD邊射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0。不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用。求：磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。灰_保粒子能從CD邊射出，射入的最大速度；AC、AD邊上可能有粒子射出的范圍。ADC11.(xx懷化三模25）（18分）如圖所示的xOy坐標(biāo)系中，y軸右側(cè)空間存在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于xOy平面向里。P點(diǎn)的坐標(biāo)為（-2L，0），Q1、Q2兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（0， L），（0，-L）。坐標(biāo)為（，0）處的C點(diǎn)固定一平行于y軸放置的長(zhǎng)為的絕緣彈性擋板，C為擋板中點(diǎn)，帶電粒子與彈性絕緣擋板碰撞前后，沿y方向分速度不變，沿x方向分速度反向，大小不變。 帶負(fù)電的粒子質(zhì)量為m，電量為q，不計(jì)粒子所受重力。若粒子在P點(diǎn)沿PQ1方向進(jìn)入磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)后，求：xPyQ1Q2CO(-2L,0)(0, L)(0, -L)B（1）若從Q1直接到達(dá)Q2處的粒子初速度大?。唬?）若從Q1直接到達(dá)O點(diǎn)，粒子第一次經(jīng)過x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)；（3）若只與擋板碰撞兩次并能回到P點(diǎn)的粒子初速度大小。第2講 磁場(chǎng)（A卷）參考答案與詳解1.【答案】B【命題立意】本題旨在考查物理學(xué)史?！窘馕觥緼、胡克認(rèn)為只有在一定的條件下，彈簧的彈力才與彈簧的形變量成正比，故A錯(cuò)誤；B、牛頓認(rèn)為在足夠高的山上以足夠大的水平速度拋出物體，物體就不會(huì)再落到地球上，故B正確；C、法拉第發(fā)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并堅(jiān)信電和磁之間存在一定的聯(lián)系，故C錯(cuò)誤；D、法拉第首先引入電場(chǎng)線和磁感線，極大地促進(jìn)了他對(duì)電磁現(xiàn)象的研究，故D錯(cuò)誤。故選：B2.【答案】C【命題立意】本題旨在考查磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線及用磁感線描述磁場(chǎng)?！窘馕觥慨?dāng)趨向無窮大時(shí)，小磁針?biāo)傅姆较驗(yàn)榈厍虻拇艌?chǎng)的方向，所以根據(jù)題圖可知，趨向無窮大時(shí)，趨向1，則趨向，即小磁針的方向與的方向垂直，所以的方向?yàn)橄驏|當(dāng)非常小時(shí)，小磁針的N極沿方向，即向東。A、由圖可知，開始時(shí)N背離O點(diǎn)，所以O(shè)點(diǎn)處的磁極是N極，故A錯(cuò)誤；B、由以上的分析可知，P的中軸線沿東西方向，與地磁場(chǎng)方向垂直，故B錯(cuò)誤；C、由乙圖可知，處，則，P在處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，所以：故C正確；D、處合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，故D錯(cuò)誤。故選：C3.【答案】C【命題立意】本題旨在考察左手定則【解析】 通過地磁場(chǎng)方向：由地理的南極指向北極，及電流方向，根據(jù)左手定則判斷安培力的方向赤道處的磁場(chǎng)方向從南向北，電流方向自西向東，根據(jù)左手定則，安培力的方向豎直向上故C正確，A、B、D錯(cuò)誤4.【答案】D【命題立意】本題旨在考查磁電式電表原理?！窘馕觥緼、該磁場(chǎng)明顯不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)應(yīng)該是一系列平行的磁感線，方向相同，故A錯(cuò)誤；B、線圈與磁感線平行，故磁通量為零，故B錯(cuò)誤；C、a導(dǎo)線電流向外，磁場(chǎng)向右，根據(jù)左手定則，安培力向上，故C錯(cuò)誤；D、導(dǎo)線b始終與磁感線垂直，故受到的安培力大小一直為，故D正確；故選：D5.【答案】BC【命題立意】本題旨在考察通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力【解析】根據(jù)左手定則判斷螺絲釘?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)方向，根據(jù)能量守恒定律判斷電流的大小A、B小磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)槁萁z的下端A向下流向磁鐵，對(duì)螺絲的下端平臺(tái)側(cè)面分析，扁圓柱形磁鐵上端為S極，下端為N極周圍磁感線由上往下斜穿入螺絲內(nèi)部在垂直于紙面向外的徑向上，磁感應(yīng)線有垂直于紙面向里的分量在此徑向上的負(fù)電荷由下往上運(yùn)動(dòng)，由左手定則知：此負(fù)電荷受到垂直于徑向沿紙面向右的洛倫茲力，即在徑向的左垂線方向；同理，其他任一徑向上的電荷均受到左垂線方向的洛倫茲力（中心原點(diǎn)除外）所以，由上往下看（俯視），螺絲沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所以該裝置的原理是電流在磁場(chǎng)中的受力，不是電磁感應(yīng)故A錯(cuò)誤，B正確；C、因?yàn)殡娫聪牡目偣β室徊糠洲D(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以總功率大于熱功率故C正確D、受到的安培力開始時(shí)使線圈做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)安培力等于阻力時(shí)速度達(dá)到最大故D錯(cuò)誤故選：BC6.【答案】AC【命題立意】本題旨在考察霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用【解析】如果是P型半導(dǎo)體，載流子是正電荷，如果是N型半導(dǎo)體，載流子為電子抓住電荷在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在上下表面產(chǎn)生電勢(shì)差，從而確定電勢(shì)的高低A、如果是N型半導(dǎo)體，載流子是負(fù)電荷，根據(jù)左手定則，負(fù)電荷向下偏，則下表面帶負(fù)電，則上下故A正確B、如果是P型半導(dǎo)體，載流子是正電荷，根據(jù)左手定則，正電荷向下偏，則下表面帶正電，則上下故B錯(cuò)誤，C正確D、如果是金屬導(dǎo)體，則移動(dòng)的自由電子，根據(jù)左手定則，負(fù)電荷向下偏，則下表面帶負(fù)電，則上下故D錯(cuò)誤7.【命題立意】考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【答案】D【解析】根據(jù)若a、b、c均為正電荷,運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力方向即可判斷出a、b、c向均應(yīng)向左偏轉(zhuǎn)，與b、c偏轉(zhuǎn)方向?qū)嶋H相反，因此粒子a帶正電，粒子b、c帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，即：，解得，由此可得知，當(dāng)速度越大時(shí)，軌道半徑越大，射入磁場(chǎng)時(shí)粒子c的速率最小，動(dòng)能最小，故B、C均錯(cuò)誤；粒子運(yùn)動(dòng)的周期為，故粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，故D正確。8.【答案】AC【命題立意】本題旨在考查質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理?！窘馕觥緼、進(jìn)入的粒子滿足，知道粒子電量后，便可求出的質(zhì)量，所以質(zhì)譜儀可以用來分析同位素，故A正確；B、假設(shè)粒子帶正電，則受電場(chǎng)力向左，由左手定則可判斷磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，故B錯(cuò)誤；C、由，得，此時(shí)離子受力平衡，可沿直線穿過選擇器，故C正確；D、由，知越小，荷質(zhì)比越大；粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越小荷質(zhì)比越大，故D錯(cuò)誤。故選：AC9.【答案】BC【命題立意】本題旨在考查質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理?！窘馕觥緼、回旋加速器粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期和高頻交流電的周期相等，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中回旋頻率等于f，故A錯(cuò)誤；B、根據(jù)，得：，與加速的電壓無關(guān)，然而一次加速，則有：，因此質(zhì)子被電場(chǎng)加速的次數(shù)與加速電壓有關(guān)，故B正確；C、當(dāng)粒子從D形盒中出來時(shí)速度最大，故C正確；D、根據(jù)，知質(zhì)子換成粒子，比荷發(fā)生變化，則在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期發(fā)生變化，回旋加速器粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期和高頻交流電的周期相等，故需要改變磁感應(yīng)強(qiáng)度或交流電的周期，故D錯(cuò)誤。故選：BC10.【答案】；、?！久}立意】本題旨在考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)?！窘馕觥柯鍌惼澚μ峁┫蛐牧Γ校褐芷冢?L/2rACDE當(dāng)粒子垂直AD邊射出時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系有：圓心角為60o 解得： 當(dāng)軌跡圓與AC、AD都相切時(shí)，粒子能從CD邊射出，半徑最大，速度為最大值，此時(shí)： OFDCA根據(jù) 得： 解得： 所以， 粒子射入的速度應(yīng)滿足 由知，當(dāng)軌跡圓與AC相切時(shí)，從AC邊射出的粒子距C最遠(yuǎn)故有粒子射出的范圍為CE段，當(dāng)軌跡圓與AD邊的交點(diǎn)F恰在圓心O正上方時(shí)，射出的粒子距D點(diǎn)最遠(yuǎn)。故有粒子射出的范圍為DF段， 答：磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為；要確保粒子能從CD邊射出，射入的最大速度為；AC、AD邊上可能有粒子射出的范圍為CE段和DF段，、。11.【答案】（1）；(2) （，0）;(3) 【命題立意】該題考查帶電粒子在磁場(chǎng)的圓周運(yùn)動(dòng)【解析】（1）由題意畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖（甲）所示，設(shè)PQ1與x軸正方向夾角為，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大小為R1，由幾何關(guān)系得：(-2L，0)(0,L)Q1Q2PCOxyR1qq圖甲(0,-L)（其中：） （2分） 粒子磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)有: （2分）解得： （1分）FR2q(-2L，0)(0,L)Q1Q2PCOxyq圖乙(0,-L)（2）由題意畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖（乙）所示，設(shè)其與x軸交點(diǎn)為F， 由幾何關(guān)系得：，解得，R2= （2分）設(shè)F點(diǎn)橫坐標(biāo)為xF，由幾何關(guān)系得：，解得， （2分）則交點(diǎn)F的坐標(biāo)為：（，0）（1分）（說明：由數(shù)學(xué)知識(shí)證明，并解出正確結(jié)果相應(yīng)給分。）Q1Q2PCOxyR3qqAEDB圖（丙）(0,L)(0,-L)(-2L,0)（3）由題意畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖（丙）所示，設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大小為R3,偏轉(zhuǎn)一次后沿y軸負(fù)方向偏移的距離為y1（如圖中Q1、E間距）,由幾何關(guān)系得： （1分）粒子與擋板碰撞后，速度方向應(yīng)與PQ1連線平行，每碰撞一次，粒子進(jìn)出磁場(chǎng)在y軸上這段距離（如圖中A、E間距）可由題給條件，有:（1分）當(dāng)粒子只碰二次，為保證粒子最終能回到P，其幾何條件是: （2分）聯(lián)立解得： （2分）粒子磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)： 解得： （2分）（說明：本題有其它解法，正確的對(duì)照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)給分。）